Hallo. Ich stelle hier meine Konstruktion für ein HAWT mit Scheibengenerator vor.

Zum Generator.
Stator ist aus Epoxidharz gegossen mit 12 Spulen je 70 Windungen mit Kupferlackdraht W210 mit 1,0mm Durchmesser. Spulenlochlänge sind 70mm, die Magnete sind 60*20*15mm, davon 16 Stück, angebracht auf einer 3mm dicken Stahlscheibe (360mm Durchmesser). Die Magnete haben zueinander einen Abstand von 48mm außen und ca. 25mm innen und stehen 22,5° zueinander versetzt.

Die 3 Phasen bestehen aus je 4 Spulen in Reihe, am Ende mit Sternpunkt verdrahtet. Widerstand ist zwischen allen Phasen gleich (2,8 Ohm mit Multimeter gemessen).
Abstand der Magnete zu der Statorscheibe beträgt ca. 1-3mm. (ist noch nicht fest da ich noch am ausrichten bin)

Die Spulenlochlänge habe ich größer gewählt, um meine ungenauen Baukünste auszugleichen, damit die 60er Magnete problemlos dazwischen laufen können. Leider hat der Stator keinen magnetischen Rückhalt, da ich diesen auf einer Sperrholzplatte gegossen habe, dessen Seiten ich mit Pappe und Heißkleber erhöht habe, sodass die Scheibe ca. 20mm dick ist, die Spulen sind nur etwa 1cm hoch und die Schenkel 1cm breit. Abstand zwischen den Spulen sind etwa 4-5mm.

Ich bin schonmal sehr froh dass die Widerstände aller Phasen gleich sind, aber leider ist die Spannung etwas mager.
Bei lockerem Drehen des Rotors von Hand bei etwa 60UPM ergab die Spannung hinter einer Drehstrombrücke an den zwei DC-Ausgängen nur etwa 2,3-2,7V.

Eigentlich sollte das Teil später bei 24V laufen, mittlerweile frage ich mich, ob der überhaupt mal die Drehzahl für 12V erreicht. Am Rotor soll ein 3-Flügler laufen, Durchmesser im Bereich 2,0-2,5m.

Ich habe nur eine Magnetscheibe, wäre es sinnvoller noch eine zweite zu bauen oder sollte ich lieber den Stator mit neu bauen und mehr Windungen verwenden.

Bitte gebt mir ein paar Ratschläge, es sind sehr viele Tage und Euro in das Projekt geflossen, gerade für Magnete, Scheiben Lasern lassen, Draht und Harz. Wäre schade um die wenigen Volt. Fehlt vielleicht der magnetische Gegenhalt der Magneten, muss hinter die Spulen vielleicht einfach nur ein bischen Flacheisen? Würde das das Feld verstärken oder nur das Gewicht erhöhen.
Der Stator selbst ist leider leicht bogenförmig verzogen, da das Holz beim vergießen offenbar gearbeitet hat, werde ich nie wieder so bauen, aber jetzt ist es so. Dadurch ist der Magnetabstand teilweise unregelmäßig.

Der ganze Anbaubock besteht aus einem 3mm starken Kastenprofil (3000mm lang und 110mm in beide Richtungen breit. Stöße sind mit 8mm Flacheisen zu, worauf beidseitig Gleitlager mit Flansch fest sind, sie führen die 30mm Welle. Am hinteren Teil soll noch eine Steuerfahne mit Federspannvorrichtung dran, ohne Schrägneigung, da das Gewicht keinen Einfluss auf das Furlverhalten haben soll, es soll nur ein seitliches Wegdrehen geben, einstellbar mit Feder. Bis jetzt wiegt das Gestell satte 15-20kg.

Gibt es Erklärungen für die maue Spannungsausbeute, trotz korrekter Spulenverdrahtung, ist der Abstand zu den Spulen zu groß? Ich weis es einfach nicht. Ich freue mich über jede Antwort.

Hallo

Du schreibst "koreckt verdratet " man kann es auf dem Bild nicht genau beurteilen!
Die müssen alle in gleicher Richtung hintereinander verschaltet sein , hier eben gegen den Uhrzeigersinn, sonst heben sicht die Spannungen gegenseitig auf, und es gibt nur eine Spannung duch ungenauigkeit beim Abstand zu den Magneten.
Sonst fällt mir nichts dazu ein !

gruß Aloys.

Spulenverschaltung muss so sein:



Auf 12 Spulen gedanklich erweitern!

Der Feldlinienverlauf so:



Im Anhang ein Schema für die Berechnung mit EXCEL, das Generatortool. Hier in der Ausführung für HAWT, weil sich dort auch Werte für Ferritt-Magneten eintragen lassen, schon eingetragen sind.
Kannst Du entsprechend Deiner Konstruktion anpassen.

In der Tat müsste sich bei 60 u/min bezüglich Spannung mehr tun.

Naja ich habe unten links angefangen am Stator mit den drei Ausgängen und dann im Uhrzeigersinn die Phasen jeweils in Reihe und am Ende dann im Stern verbunden. Wieso hebt sich die Spannung auf, wenn die im Uhrzeigersinn verdrahtet sind?

Hallo

Die Spulen sind im Urzeigersinn auf der Fläche angeordnet.
Die Spulen sind jeweils gegen den Unrzeigersinn "gewickelt" alle so wie die erste Spule, und nicht abwechselnd lingsrum und die zweite rechtsrum, die dritte wieder linksrum usw, das ist damit gemeint.
Alle gleich herum wie die erste Spule verschalten !! bei 16 Magneten.
Man kann 12 Spulen zb mit 8 - 10 -14 - und eben 16 Magnete magnetisieren, aber eben anders verschaltet.

Gruß Aloys.

Bleib mal bei 16 Magneten! Bei den anderen Varianten ändert sich auch die Beschaltung der Spulen.

Ob nun rechts herum oder Links herum, im Uhrzeigersinn oder entgegen ist ganz egal. Auch ob man mit dem Sternpunkt beginnt.

Wichtig ist, dass die Ausgänge von in Reihe geschalteten Spulen jeweils an den Eingang der folgenden geht.

Dabei alle Spulen zuvor im Wickelsinn gleich hin gelegt worden sind!

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Stimmt die Polzuordnung der Rotorscheiben? Da muss immer ein N einem S gegenüber stehen.
(Die Statorscheiben müssen sich anziehen, keinesfalls abstoßen!)

Wie können sich denn Statorscheiben anziehen? Man hat doch nur einen Stator. Und ich habe auch nur eine Rotorscheibe mit Magneten, die knapp an dem Stator langläuft, ich habe keine Dualscheiben, nur eine.

Und die Spulen habe ich alle gleich gewickelt also wie rum weis ich nicht mehr aber jedenfalls alle gleich hin gelegt und jeweils Den Ausgang der einen mit dem Eingang der nächsten in einer Phase verdrahtet. Die Eingänge der ersten Spulen gehen auf die Anschlüsse für die Stromabnahme, die Ausgänge der letzten Spulen zusammen auf einen Sternpunkt.

Moin Moin, du sagst : Der Stator selbst ist leider leicht bogenförmig verzogen, da das Holz beim Vergießen offenbar gearbeitet hat

Du könntest deine Winkeleisen am Ende durchbohren und mit einem Gewinde versehen, dort dann durch rein und herausdrehen
die Statorscheibe richten, notfalls müsste die Scheibe weiter innen auch befestigt werden damit das wirken kann, oder alle Winkeleisen
miteinander verbinden damit du dazwischen auch Zug oder druck ausüben kannst.
Ich könnte mir vorstellen, dass du sie dadurch sehr genau einstellen könntest, ich weiß aber nicht, ob das etwas an deinem
Problem bezüglich der Stromstärke ändert, denke aber das der Abstand irgendwann eine Rolle spielt.
Lg.

Wenn ich die Statorscheibe festschraube, richtet sie sich etwa gerade aus, aber trotzdem ist die Spannung so niedrig. Hätte ich mehr Windungen gebraucht? Die Spannung ist schon seehr ernüchternd.

Daran liegt es! Bist einer ziemlichen Illusuion aufgesessen.

Bei solcher Bauart wird sich das Einfügen einer zusätzlichen Stahlscheibe, dort wo normalerweise die 2. Magnetscheibe ist, positiv auswirken. Abstand zum Stator wenige mm.
Scheibe muss sich mit drehen! Sonst Wirbelströme in ihr und damit verstärkt Verluste.

Etwa doppelt so gut wäre allerdings eine 2. Scheibe mit Magneten bestückt.

Hallo

Auf der Fehlersuche das die Schaltung doch noch falsch ist, aber nicht die Schaltung der einzelnen Spulen einer Phase, sondern die Reienfolge der Phasenanortnung.
Ich denke es wird wie eine überlapte Schaltung zu schalten sein.
Der Grund ist das alle Phasen direkt nacheinander immer Positive Spannung und dann negative Spannung generieren und man kommt nicht an den anderen , den Sternpunkt heran.
Messe mal die Spannung einer Phase zum Sternpunkt ! wenn die höher liegt, dann schalte Phasen mal L1 an Spule 1 und die L2 an die Spule 3 und L3 an die Spule 5 und dann normal weiter die anderen Spulen !!
Aber erst mal die Phasen gegen Sternpunkt messen !

Gruß Aloys.

Wie soll ich das denn messen es ist alles vergossen... ich komme nirgendwo mehr dran außer an die Phaseneingänge.

Kann wahrscheinlich aus bleiben, zumal es unverständlich ist. Lies mal, was ich zuletzt geschrieben habe!

An Che:
Also vermag alles richtig zu sein, nur die Induktion der Magneten ist zu gering, weil ich nur eine statt zwei Scheiben habe. Mit dem Akkuschrauber habe ich heute mal bis zu 24V gemessen, aber bei utopischen Drehzahlen. Da werde ich das Teil wohl doch auf 12V laufen lassen müssen.

Hallo

Ist doch alles durchsichtig! da kann sicher ein kleines "Loch" am Sternpunkt geöfnet werden, um mit einer Messspitze heran zu kommen, es gibt immer einen Weg !

gruß Aloys.

Ich werde es anders machen. Ich baue mir eine Schablone aus Siebdruckplatten oder so, irgendwas stabiles. Eine quadratische Platte unten und eine darüber mit einem Loch, dass in Form des gewünschten Epoxidharz-Stators ist.

Dann wickle ich neue Spulen mit mehr Windungen, statt 70 vllt 120. und mache zwei Magnete-Scheiben, habe schon extra wieder welche bestellt. 60*20*15 Ferrit (Y35)
Die sollen dann vor und hinter der Statorscheibe drehen. Theoretisch müssten dann doch immer die gleichen Pole gegenüber stehen, also der beiden Scheiben die zueinander gerichtet sind mit dem Stator dazwischen. Weil sonst würde doch Nord und Süd sich jeweils aufheben.

Will alles nochmal neu und ordentlich bauen.

Hallo

Ein starkes Magnetfeld bildes sich immer zwischen N und S pol aus, und nicht zwischen gleichen Polen.
Dadurch ziehen sich beide Scheiben dann sehr stark an, also vorsicht bei der Montage.
Ferit ist nicht so der bringer , geht natürlich auch, ist auch vergleichsweise billiger als Neodym.
Man kann mit einer einzelnen Spule die in das Magnetfeld gehalten wird wenn die Scheiben mit Magneten bestückt ist, ermitteln wie viele Windungen benötigt werden beim Dualscheibengeni , und dann hochrechnen für die gewünschte Spannung.

Gruß Aloys.

Also die zwei Scheiben dann so bauen, dass sie sich anziehen. Naja ich habe noch zwei 39cm 3mm Stahlscheiben daheim, mein jetziger Rotor ist etwa 36cm, also hätte ich noch Platz, die Spulen weiter auseinander zu machen und dann mit mehr Wicklungen zu bestücken. Weniger als 1mm Drahtstärke will ich nicht nehmen, damit ich wenigstens mal 5A durchjagen kann, um dann bei 24V wenigstens auf 100-125W zu kommen.
Oder ich kaufe dünneren Draht und baue mir dann in der gleichen Größe einen Langsamläufer mit vielen Windungen.

Kann es sein, dass meine Spannung so unbefriedigend ist, weil teiweise die Magneten 5mm von der Spule weg sind. Also 1-3mm von der Statorscheibe, aber die Spulen sind ja auch noch mit ca. 2-3mm Harz überdeckt. Ist der Abstand zu groß?

Ist die Stärke von Ferrit und Neodym sehr unterschiedlich oder nur wenig?

Moin Moin
der Unterschied ist extrem, es gibt Viedos wie Leute sich damit verletzen, knallen sie zusammen
können sie auch zersplittern.

Ich schätze denn abstand aber mal als viel zu groß ein wenn du sagst bis ca. 6mm.

Lg.

Mach uns nicht wuschig Eric! So muss das prizipiell aus sehen:



Auf den Fluss im "Luftspalt" kommt es an, auf die Flussdichte dort, in T (Tesla).

Daher bleib bei 15 mm hohen Magneten (auf 2 Scheiben !) bei 20 mm "Luftspalt".
Dann verbleiben aus Magnet-Remanenz 0,41T im Luftspalt noch 0,27T.
Bei 30 mm wären es 0,21.

Auch findet die Induktion hier nicht über die Spulenlöcher statt, sondern in den Windungsstegen direkt.
S. auch folgende Darstellung:



Also mach Deine Spulenstege ruhig so breit wie die Magneten!

Das würde schon dadurch erreicht, dass Du 2 Drähte 1mm D parallel wickelst.
Ob nämlich bei einem 5 A auf Dauer fließen dürfen ist fraglich, da 1 mm D nur 0,78 mm² sind.

Wenn Du bei der Stahlscheibengröße bleibst überlege, ob Du nicht auf ein System 15S 20M wechselst.
Durch 5 ergibt auch wieder 3 zu 4.
Dann kannst Du die Magneten noch etwas näher zusammen rücken. Ohne Magnetmaterial keine Leistung!

Spulen können bei schmalen Magneten durchaus dreieckig aus sehen, wie im Anhang zu sehen ist.
Bei Wicklung bauchen sie seitlich aber etwas aus!

Und versuche, die Magnetscheibe ohne Sperrholz hin zu bekommen! Alles Bauraum, den man besser mit Kupfer füllt, oder den Luftspalt reduziert. Hat auch kühltechnische Gründe. Sperrholz leitet die Wärme schlecht.

Zur Versteifung als Basis Glasvlies oder Glasgewebe. Darunter unter einer Folie evtl. eine Anordnungs-Zeichnung der Spulen.
Dann diese ausrichten (vorher verlöten).

Zur Hälfte Harz drauf.
Solange das noch weich ist einen Ring aus holzähnlichem Material auf die Spulen legen, der sie gerade vollständig ab deckt .
Das zum Niederdrücken. Der Ring sollte in Haushaltfolie eingepackt werden, damit er nicht anklebt.
Spulenlagen ggf. noch geringfügig korrigieren.

Nachdem 1. Harz fest den rest mit weiterem auffüllen. Oben dann Decklage aus Glasvlies oder -Gewebe. Mit Pinsel einarbeiten, damit Luftblasen etweichen.
Letzte Oberfläche muss aus meiner Sicht nicht spiegelglatt sein.

Echte Luftspalte, also Abstände zwischen Magneten und Spulenplatte, möglichst nicht mehr als 1,5mm.
Dann dürfen die Spulen bei 20 mm Abstand zwischen den Magneten etwa 15mm hoch sein, bei "Überwurf"
mit 1mm dicken Spulendraht.